Boîte séquentielle 6+N+R avec fourchettes (WIP)

Pour expliquer certains fonctionnements, principes et fondements.
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Anto
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Messagepar Anto » Mar Aoû 29, 2023 3:05 pm

Salut ! :hello:

Quand j'ai vu les nouvelles pièces apparues sur la Yamaha, j'ai immédiatement pensé à faire une nouvelle boîte à vitesses, plus compacte, plus réaliste et avec un rendement encore meilleur que la précédente. Je n'ai pas encore les pièces (elles ne sont pas encore disponibles au détail) mais j'ai commencé à travailler avec Stud.io et Excel, et je vais vous présenter mon avancement et comment j'en suis arrivé là !



Configuration de la boîte

Combien de vitesses choisir ? Sur ma boîte 8+N+R, il y avait 8 vitesses à cause de sa conception en BV2xBV4. Mais ici, avoir 8 vitesses n'est pas le choix le plus pertinent en terme de simplicité de la construction. Les nouveaux tambours ont 8 positions par tour. Cela signifie que contrairement aux anciens changeover catch, on n'a pas besoin de faire une double boîte à vitesses tant qu'on ne dépasse pas 8 positions - tout tient en un seul tour à l'entrée du sélecteur de la boîte. Il est là l'intérêt de ces nouvelles pièces ! :D

J'ai donc choisi de travailler sur une boîte 6+N+R. 8 positions au total, et 6 vitesses ; c'est proche de ce qu'ont la plupart des supercars, c'est-à-dire 6 ou 7 vitesses.



Arrangement spatial des arbres

Grâce à la nouvelle 24t folle, sur un même arbre, on peut avoir 3 vitesses différentes (16t/16t, 20t/12t, 24t/8t) et une autre vitesse. Pour obtenir les vitesses désirées, le plus simple est de faire en sorte qu'il y ait 2 arbres, dont un avec 3 vitesses et le point mort, et l'autre avec 3 autres vitesses et la marche arrière.

Ensuite, relier ces deux arbres avec un rapport différent de ceux évoqués précédemment, c'est-à-dire 16t/20t ou 12t/24t par exemple - le plus simple à faire, mais on peut penser à des réductions à double étage si cela permet de simplifier la construction.

Pour faciliter la construction, la marche arrière doit se trouver en bout d'arbre. Il est plus facile d'avoir 3 pignons au lieu de 2 ainsi.



Détermination de l'ordre de passage des vitesses

Il suffit de 2 barillets pour obtenir les 8 positions sans que cela demande trop de place. Les barillets se trouvent entre les driving rings, situés des deux côtés.

N'ayant pas les pièces sous la main, j'ai utilisé Excel pour tester facilement différentes configurations. J'ai testé différents décalages entre les barillets, puis différentes références (quelle position correspond à la marche arrière), puis différents engrenages pour faire varier la vitesse entre les deux arbres principaux. J'en suis venu à une configuration possédant toutes les qualités désirées.

Notez que la valeur des rapports de réduction n'a pas d'importance. Tout ce qui compte pour l'instant, c'est que les rapports soient dans l'ordre croissant ou décroissant, en étant assez bien étagés. Si l'ordre est inversé, il suffira de permuter l'entrée et la sortie à la fin.

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En spoiler, le fonctionnement du tableur pour ceux que ça intéresse. :)
La colonne de gauche correspond aux positions possibles pour un barillet. Je me suis référé à ce post sur Eurobricks. Le cycle apparait 3 fois. C'est pour gérer les déphasages entre les deux barillets, on va voir pourquoi juste après.

Ensuite, il y a une colonne pour choisir la position de la boîte (liée au rapport engagé), la position du barillet de référence, et le décalage entre les deux barillets.

Dans le tableur, je pars d'une position, par exemple la position de la boîte numéro 5 - pouvant correspondre à la 3ème vitesse si elles sont rangées dans l'ordre croissant. Je déclare une position de référence. Par exemple, le premier barillet commence à la position A quand la boîte est en position 1. Puis je dis que les deux fourchettes d'un même barillet sont séparées par 4 positions (décalage de 180°), donc l'autre côté du barillet de référence est en position 5+4=9. Ensuite, le décalage de 3 par exemple fait que le deuxième barillet a sa première position qui vaut 5+3=8, et la deuxième 8+4=12. Puis il suffit de lire les positions sur le schéma global de la boîte en se basant sur le numéro de la ligne de la colonne de gauche et vérifier si les vitesses passent les unes après les autres ou pas.

Les dernières colonnes ont été obtenues manuellement, en testant différentes configurations - seuls deux décalages sont possibles entre les barillets. Ensuite, j'ai complété avec le nombre de dents des pignons à utiliser. Ça fait pas tant de possibilités que ça parce qu'on retrouve des configurations identiques par symétrie et certaines possibilités ont été exclues à cause de la marche arrière qui doit se trouver en bout d'arbre. Pour procéder, j'ai rangé les pignons par ordre croissant puis décroissant par rapport au numéro des vitesses, jusqu'à en venir à une configuration qui répond à tous les critères attendus.



Réalisation dans Stud.io

Il ne reste plus qu'à réaliser la boîte avec la conception dictée par les étapes précédentes ! Certaines choses peuvent être optimisées, mais il vaut mieux continuer à travailler avec des pièces réelles.

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Voilà où j'en suis. N'hésitez pas si vous avec des questions ! :)
Dernière édition par Anto le Mer Aoû 30, 2023 10:30 am, édité 1 fois au total.
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Messagepar Anio » Mar Aoû 29, 2023 3:24 pm

Même si ce n'est pas simple, ça reste quand même beaucoup plus simple que les BV des 42083, 42115 et 42143.
Pour un résultat plus réaliste et, vraisemblablement plus efficace d'un point de vue des frottements.
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Messagepar TechToth » Mar Aoû 29, 2023 6:36 pm

salut :hello: ,
Anto : j'étais sûr que tu essayerai de bidouiller une bv avec les nouvelles pièces, ben ca n'a pas traîné :D .
Je n'ai pas pu voir en détail les nouveaux changeover catch turquoise, mais pour qu'il y ait 8 positions distinctes comme annoncé il faut que le tracé sur le pourtour ne soit pas une simple sinusoïde mais bien un chemin avec différents enchaînements, et notamment des enchaînements qui ne changent pas la position.
Anio : aurais-tu des détails/photos sur cette pièce ?
J'ai du mal à concevoir le tracé mais dès lors comment être sûr que les combinaisons que tu souhaites sauront mécaniquement possibles ? (Je suis clair :think: ?)
J'ai pas bien compris le tableur mais je suis sûr que c'est propre : l'approche est méthodique et organisée, c'est ce qu'il faut.
Autre point : on est d'accord que c'est mécaniquement plus simple, par exemple que ta précédente BV8+N+R, mais je suis surpris que l'encombrement soit comparable : les deux rentrent dans des cadres 11*15 sur 4 tenons de haut ! Je m'attendais à plus compact pour 2 vitesses de moins.
En tous cas bravo !

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Messagepar Anto » Mer Aoû 30, 2023 10:38 am

Anio a écrit:Même si ce n'est pas simple, ça reste quand même beaucoup plus simple que les BV des 42083, 42115 et 42143.

Oui, tu as raison ! Cependant, il faut être plus méthodique que pour la façon précédente de faire une boîte à vitesses. Dans cette configuration (avec le barillet entouré par les fourchettes), on ne peut pas avoir le fonctionnement d'une boîte à double embrayage, avec un arbre pour les vitesses paires et un autre pour les impaires. La moitié du temps, deux vitesses consécutives sont sur les deux arbres ; l'autre moitié, elles sont sur un même arbre. Ça demande plus de travail de réflexion avant de se lancer dans un prototype, alors qu'avec l'ancien principe, on pouvait avoir recours à une façon de faire plus classique (on prend des pièces et on bricole).


TechToth a écrit:J'ai du mal à concevoir le tracé mais dès lors comment être sûr que les combinaisons que tu souhaites sauront mécaniquement possibles ? (Je suis clair :think: ?)

J'ai ajouté une explication sur le fonctionnement du tableur en premier post. Il y aura la réponse à tes questions ! Et si jamais il y avait une erreur, il serait facile de corriger le problème en faisant une symétrie de la boîte, sans tout recommencer


TechToth a écrit:Autre point : on est d'accord que c'est mécaniquement plus simple, par exemple que ta précédente BV8+N+R, mais je suis surpris que l'encombrement soit comparable : les deux rentrent dans des cadres 11*15 sur 4 tenons de haut ! Je m'attendais à plus compact pour 2 vitesses de moins.

C'est vrai, et cet encombrement provient de l'encombrement supplémentaire des barillets + fourchettes. Les changeover catch orange et les driving rings étaient séparés par 1 tenon. Ici, entre les barillets et les changeover catch, il y a 3 tenons à cause des fourchettes. Ça donne une boîte plus simple, plus réaliste, moins dense mais pas vraiment plus compacte.
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Messagepar Sifflotte » Mer Aoû 30, 2023 6:06 pm

Salut Anto,

Je ne comprends rien à ton tableau excel :lolroule: mais, tu vas avoir un soucis avec une 24t et les 2 beams en i gris au milieu des équerres 3x3 orange.

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Messagepar Anto » Jeu Aoû 31, 2023 10:34 am

Sifflotte a écrit:Je ne comprends rien à ton tableau excel :lolroule:

Je sais pas vraiment comment améliorer mon explication. ^^ En gros ce qu'il faut comprendre, c'est que le tableur simule des configurations de boîtes à vitesse et permet d'en trouver une qui fonctionne, pour la concevoir en vrai.

Pour la 24t qui touche, oui, j'avais pas vu ! C'est exactement pour cette raison qu'à un certain stade, il est indispensable d'utiliser des vraies pièces. :)
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Messagepar Anto » Sam Fév 10, 2024 12:26 pm

Bonne nouvelle : j’en pouvais plus d’attendre que les prix des nouvelles pièces diminuent alors j’ai vendu un rein et j’ai pu construire cette boîte à vitesse avec des vraies pièces ! :lol: Et c’est encore mieux que ce à quoi je m’attendais ! (La boîte hein :lolroule: )

J'ai repris mon "travail virtuel" et l'adaptation a été facile à faire. Mon fichier Excel m'a permis de savoir très rapidement comment positionner les barillets entre eux pour que ça marche. J'ai entièrement repensé la pignonnerie (le lien entre les driving rings et entre les sorties, les axes en-dessous des roues folles) mais une fois de plus, ça a été très simple avec mon fichier Excel, parce que je savais exactement quels pinons utiliser.

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Ce que cette boîte apporte par rapport à ma précédente :
  • Rendement vraiment, vraiment meilleur
  • Plus compacte, on peut plus facilement caler un moteur factice dessus par exemple
  • Plus simple à intégrer dans un châssis
  • Plus fiable (pour la commande des vitesses)
  • Plus facile à comprendre et plus réaliste
  • On peut utiliser un séquenceur moins robuste
  • L'entrée et la sortie sont centrées (et peuvent même être déplacées)
  • Elle est réversible, ce qui n'était pas le cas de ma précédente boîte
  • Meilleur étagement des vitesses

Ce qui pourrait être amélioré :
  • Permettre de faire passer un axe au-travers ou intégrer un différentiel central
  • Avec des pièces semblables aux changeover catches oranges, on pourrait gagner 4 tenons en largeur

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Ici, c'est le système qui permet de ne pas passer de la 6ème à la marche arrière.
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Vue du dessous, on voit bien à quel point la mécanique est simple par rapport à mon ancienne boîte ou à celles de LEGO. On n'a que (enfin presque) l'essentiel. On peut assez facilement identifier la marche arrière avec l'usage de deux 8t pour inverser le sens de rotation.
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Vous aurez sûrement noté qu'il y a 3 barillets alors que seuls 2 sont utiles. C'est pour créer un décalage de 45° et aligner les positions des 2 barillets comme je le souhaite - car les deux côtés d'un barillet sont déphasés de 45°. Pour éviter d’utiliser un barillet supplémentaire, on peut choisir l’une des deux solutions suivantes :
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En conclusion, c'était très sympa d'aborder un sujet différemment de d'habitude. Plutôt que d'y aller à tatillon, je me suis servi de mon expérience avec mes anciennes boîtes à vitesses pour faire quelque chose de bien pensé dès le départ ; et en peu de temps, j'ai abouti à quelque chose de bien plus performant que ce que j'avais fait auparavant grâce aux nouvelles pièces, alors que sans ce raisonnement, ça aurait pris des semaines voire des mois comme avec ma précédente boîte. :)
Je me demande ce que va faire LEGO sur la supercar de cet été. Je me dis que leur boîte à vitesses sera soit très similaire à celle-ci, soit très différente. :think:

Vidéo bientôt ! En attendant, le lien Rebrickable : https://rebrickable.com/mocs/MOC-171508 ... with-forks

Je ferai une vidéo bientôt !
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Messagepar TechToth » Sam Fév 10, 2024 5:15 pm

:loveyes: oh là là :loveyes:
je suis de moins en moins les technics voir les legos en général mais franchement ta BV est MA-GNI-FI-QUE ! Ca me remotive pour nos petites briques !
juste un truc que je n'ai pas compris : tu parles de gagner 4 tenons de largeur avec des pièces semblables aux changeover catch, je ne suis pas sûr de comprendre, tu voudrais une pièce intermédiaire entre Image et Image, c'est bien ca ?

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Messagepar Anto » Sam Fév 10, 2024 7:59 pm

TechToth a écrit:je suis de moins en moins les technics voir les legos en général mais franchement ta BV est MA-GNI-FI-QUE ! Ca me remotive pour nos petites briques !

Ça fait plaisir ! :D

Oui c'est ça pour la pièce intermédiaire. Les fourchettes sont plus réalistes, mais en les supprimant et en utilisant une pièce semblable aux anciens changeover catches ou le changeover catch de CaDA, on pourrait gagner en largeur.
Image
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Messagepar Anio » Sam Fév 10, 2024 9:13 pm

Question naïve : 7+R, c'était pas possible sur le segment où il n'y a rien ? (axle joiner blanc)
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Messagepar Anto » Dim Fév 11, 2024 12:23 pm

7+R c'est possible, mais ça ajoute de la complexité - et on doit supprimer le point mort.

Ce qui fixe le design en 6+N+R, c'est la combinaison :
  • 8 positions par tour sur les barillets
  • 3 tailles de roues folles
Donc l'assemblage le plus simple est de créer 3 vitesses de sortie à partir d'une même vitesse d'entrée (sur un même arbre primaire), et d'avoir 4 vitesses par arbre en répartissant en 3+N et 3+R, avec des vitesses d'entrée différentes pour ces deux arbres.

Pour obtenir 7+R, il faudrait utiliser un rapport différent à la place de la vitesse qui correspond au point mort, en utilisant un engrenage à 36 dents (24t/12t par exemple) au lieu de 32 dents (16t/16t par exemple). Mais une telle configuration demanderait plus de place, et je suis pas certain qu'une séquence existe pour avoir des rapports correctement étagés.

Anio, tu aurais moyen de savoir plus ou moins quel était le cahier des charges pour la conception de ces nouveaux barillets ? J'ai beau retourner le problème dans tous les sens, je comprends pas pourquoi LEGO a choisi cette séquence et le décalage de 45° entre l'entrée et la sortie. Ça apporte plus de problèmes que se possibilités, et c'est pour ça que je suis très curieux de savoir ce qu'ils ont fait sur la supercar de cet été. :think:

Pour ceux que ça intéresse, c'est ce qu'évoque Stereo sur la discussion d'Eurobricks.
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Messagepar Anio » Dim Fév 11, 2024 12:41 pm

Anto a écrit:7+R c'est possible, mais ça ajoute de la complexité - et on doit supprimer le point mort.

Pas forcément.

Tu peux le faire avec une BV DNR en amont. C'est plutôt simple.
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Messagepar Anto » Dim Fév 11, 2024 2:23 pm

Ah oui bien sûr, on peut même faire une boîte à 8 vitesses avec un levier DNR. Mais ça rendrait la BV8 plus complexe pour avoir 4 rapports par arbre, et il faudrait ajouter une deuxième boîte entre les sièges. Globalement, j'aime moins que tout intégrer dans une seule boîte, quitte à avoir deux vitesses en moins.

C'est peut-être ce que LEGO a choisi de faire sur la prochaine supercar. :think:
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Messagepar TechToth » Lun Fév 12, 2024 10:02 am

Anto a écrit:Ça fait plaisir ! :D

Oui c'est ça pour la pièce intermédiaire. Les fourchettes sont plus réalistes, mais en les supprimant et en utilisant une pièce semblable aux anciens changeover catches ou le changeover catch de CaDA, on pourrait gagner en largeur.
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ok merci pour les précisions. J'ai regardé avec intérêt les propos de Stereo qur eurobricks, et la version lego bien que plus grosse que la cada, offre peut-etre des alternatives différentes . A voir ce qui va nous être proposé dans les supercars à venir. :think:
En tous cas j'ai bien envie de la monter cette BV !! Mais c'est pas pour demain vu le nombre de pièces qui me manque... :/

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Messagepar totojoe » Lun Fév 12, 2024 8:20 pm

Anto a écrit: [...] je comprends pas pourquoi LEGO a choisi cette séquence et le décalage de 45° entre l'entrée et la sortie. Ça apporte plus de problèmes que se possibilités


Je pense, depuis la sortie de cette pièce, que c'est pour réaliser une boite 8 rapports sans bricoler un changeur de basses et hautes vitesses comme sur les boite des 3 dernières supercars.

Toi tu as réfléchi ta boite avec une série de barillet centraux avec 3 vitesses à droites et 3 vitesses à gauche de ces derniers.

Maintenant, si tu places 4 barillets, tu obtiens 4 vitesses de chaque coté, tu as donc une boite 8 rapports qui nécessite un décalage de 135° entre les 2 position d'un barillet qui engage la fourchette sous réserve de placer par exemple, 4 vitesses à droite ou gauche et les 4 autres dessus ou dessous (pas facile de verbalisé ça, peut-être n'est ce pas clair, mais c'est ce que j'imagine).
Si les barillet avaient été conçu comme les ancienne pièce orange (position à 180°) on aurait eu 2 vitesses engagé en même temps à conception égale. Ceci dit, moi , je ne les ai pas eu en main ces nouvelles parts, c'est à toi de dire si c'est la bonne supposition je me rends pas trop compte.

Pour en revenir a ton concept, il est plus axé sur une boite manuelle par sa structure en 6+N+R puisque tu mets de coté le principe d'utiliser une boite DNR, nan ?
Dans ce cas, comment réalises tu le changement de vitesse par un levier de boite manuelle, as-tu pensé a cette finalité ?


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